【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池电极材料，特别涉及一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料及制备方法与应用。
技术介绍
1、固体氧化物燃料电池(sofc)是一种高效、低排放的能源装置，可将各种燃料的化学能转化为电能。遗憾的是，其较高的工作温度(≥850℃)阻碍了其实际应用。将工作温度降低到较低温度范围(≤700℃)可显著降低材料成本，延长使用寿命，加快其商业应用。然而，由于sofc电极(尤其是阴极)在氧气还原反应(orr)中具有较高的活化能，其反应动力学在低温条件下会明显减慢。因此，开发低温下的高活性阴极材料对于构建高性能sofc至关重要。
2、通常，la1-xsrxmno3+δ(lsm)钙钛矿因其在高温下具有良好的热稳定性和化学相容性而被用作sofc的阴极材料。然而，由于lsm主要是一种电子导体，因此它在中低温范围内的电化学性能较差。由于lsm中电子导体、离子导体和燃料气体的三相边界(tpb)不充分，因此orr的活性位点有限。为解决这一限制，研究人员重点开发了同时具有离子导电性和电子导电性的阴极材料，即混合离子和电子导体(miec)。这些材料能够在整个阴极中传输电子和氧离子，从而将orr的活性位点扩展到整个表面。在miecs中，钴基钙钛矿材料，如ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-δ、srcoo3-δ、sm0.5sr0.5coo3-δ和prbaco2o5-δ等，由于具有较高的氧离子扩散率和导电性，已显示出优异的电化学性能。然而，它们面临的挑战是与电解质的热兼容性差，这将降低它们在运行条件下的长期稳定性。
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技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料及制备方法与应用，旨在解决现有钙钛矿电极材料的电化学性能和长期稳定性较差的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，包括步骤：
4、制备prba0.5sr0.5co1.5fe0.5o5+δ材料，记为pbscf材料；
5、制备sm0.85zn0.15mno3材料，记为szm材料；
6、将所述pbscf材料和szm材料按照预定质量比混合，在空气中进行烧结处理，制得固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料，记为pbscf-szm材料。
7、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，制备prba0.5sr0.5co1.5fe0.5o5+δ材料的步骤包括：
8、将pr(no3)3·6h2o、ba(no3)2、sr(no3)2、co(no3)2·6h2o和fe(no3)3·9h2o充分溶解在去离子水中，得到混合溶液；
9、在所述混合溶液中加入乙二胺四乙酸和柠檬酸作为螯合剂和凝胶化试剂，用nh3·h2o将ph值调至中性，经过研磨后再在800-1000℃条件下煅烧3-5h，制得prba0.5sr0.5co1.5fe0.5o5+δ材料。
10、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，在所述混合溶液中加入乙二胺四乙酸和柠檬酸的步骤中，所述混合溶液中的总阳离子与乙二胺四乙酸和柠檬酸的质量比1：2：1。
11、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，制备sm0.85zn0.15mno3材料的步骤包括：
12、使用sm2o3、zno和mn2o3粉末作为原料，在无水乙醇中以300-500rpm的速度进行共研磨处理；
13、将共研磨产生的混合物烘干，然后在第一温度条件下煅烧第一预定时间，随后在空气中以第二温度再煅烧第二预定时间，制得sm0.85zn0.15mno3材料，所述第二温度大于所述第一温度。
14、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，所述第一温度为1000℃，第一预定时间为10h；所述第二温度为1300℃，第二预定时间为10h。
15、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，所述pbscf材料和szm材料的预定质量比为7:3至9:1。
16、所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，烧结处理的温度为900-1000℃，时间为3-5h。
17、一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其中，采用本专利技术所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法制得。
18、一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的应用，其中，将本专利技术所述的固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料用于制备固体氧化物燃料电池的阴极。
19、有益效果：本专利技术制备了prba0.5sr0.5co1.5fe0.5o5+δ(pbscf)与不同量的负热膨胀(nte)材料sm0.85zn0.15mno3(szm)复合形成的复合钙钛矿电极材料，并利用高分辨透射电子显微镜(hr-tem)、高温xrd(ht-xrd)、弛豫时间分布(drt)表征技术和密度泛函理论分析(dft)，系统深入地分析了szm对阴极orr催化活性的影响。研究结果表明，尽管szm本身对orr有抑制作用，但80％pbscf-20％szm复合材料在600℃时的极化电阻(rp)可低至0.15ωcm2，仅为纯pbscf阴极的36.5％。机理研究进一步验证了orr活性的增强源于高温烧结过程中构建的压缩应变，它显著改善了阴极材料的吸附、解离和氧离子交换过程。因此，本专利技术制备的复合钙钛矿电极材料具有较佳的电化学性能以及长期稳定性。
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1.一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，制备PrBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5+δ材料的步骤包括：
3.根据权利要求2所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中加入乙二胺四乙酸和柠檬酸的步骤中，所述混合溶液中的总阳离子与乙二胺四乙酸和柠檬酸的质量比1：2：1。
4.根据权利要求1所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，制备Sm0.85Zn0.15MnO3材料的步骤包括：
5.根据权利要求4所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度为1000℃，第一预定时间为10h；所述第二温度为1300℃，第二预定时间为10h。
6.根据权利要求1所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，所述PBSCF材料和SZM材料的预定质量比为7:3至9:1。
7.根据权利要求1所述固体
8.一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法制得。
9.一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的应用，其特征在于，将权利要求1-7任一所述的固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料用于制备固体氧化物燃料电池的阴极。
...【技术特征摘要】
1.一种固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，制备prba0.5sr0.5co1.5fe0.5o5+δ材料的步骤包括：
3.根据权利要求2所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中加入乙二胺四乙酸和柠檬酸的步骤中，所述混合溶液中的总阳离子与乙二胺四乙酸和柠檬酸的质量比1：2：1。
4.根据权利要求1所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，制备sm0.85zn0.15mno3材料的步骤包括：
5.根据权利要求4所述固体氧化物燃料电池复合钙钛矿电极材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度为1...
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